基于5G无线网络的GIS应用研究

【摘要】 网络技术和无线通信技术给GIS（地理信息系统）带来了新的机遇和挑战，5G技术的出现，解决了与GIS发展相关的一些关键问题。在系统分析互联网和无线通信技术及其相关产品的基础上，提出了将5G技术应用于移动GIS的策略和应用前景。本文主要研究如何将GIS、5G集成到手持设备中。提出了系统的整体框架，并在此基础上完成了系统开发。

【关键词】 5G;无线通信;GIS;手持电脑

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.038

Research on GIS Application Based on 5G Wireless Network

CHENG Yun

（Shaanxi Land Engineering Construction Refco Group Ltd，Xi'an 710075，China）

Abstract： Network technology and wireless communication technology have brought new opportunities and challenges to GIS（Geographic Information System）. The emergence of 5g technology has solved some key problems related to the development of GIS. Based on the systematic analysis of Internet，wireless communication technology and related products，this paper puts forward the strategy and application prospect of applying 5g technology to mobile GIS. This paper mainly studies how to integrate GIS and 5g into handheld devices. The overall framework of the system is proposed，and the system development is completed on this basis.

Key words： 5G;wireless communication;GIS;handheld computer

无线互联网与GIS的结合，特别是实时定位开始成为移动互联网应用的新热点。基于位置的服务是一种基于无线互联网的服务，它由三部分组成：定位技术、无线数据传输和移动GIS。基于地理位置信息，移动GIS集成了社会的各种信息，因此成为信息时代的主流。随着5G技术的出现，网络传输速度得到跨越式提升，这使移动GIS突破了传统GIS应用的局限性，真正实现万物互联。移动GIS不仅可以应用于专业领域，也可以应用于公众。总而言之，GIS将成为移动互联网的重要组成部分。随着移动互联网的发展，对定位服务提出了更高的要求，本文将进一步分析GIS服务技术与移动互联网技术融合的可能性，重点讨论了技术集成的模式和方法。

1 互联网对GIS发展的影响

GIS自20世纪60年代出现以来，一直是信息技术领域中地理科学的活跃课题。随着软、硬件的高速发展，尤其是互联网的发展，使GIS成为新一代的发展趋势系统，具有无缝集成和基于组件的能力。它使web上的应用服务成为现实。结合GIS和无线互联网为数据的收集、交换、共享和存储提供了新的途径。它将成为GIS和无线互联网技术的一个新的发展方向，使GIS成为信息技术时代的主流技术。

互联网是一种多媒体网络，它以各种形式（如地图、图像、声音、文本等）准确地传输信息。随着同一地区不同信息系统之间以及不同地区信息系统之间的通信和兼容性的开始，作为GIS和互联网的产物，移动GIS应运而生，互联网已经成为GIS的一个新的运营平台。移动GIS是一个基于互联网技术标准和通信协议的网络化地理信息系统。它支持网络通信技术标准TCP/IP和HTTP，这意味着移动GIS系统可以连接到任何地方的数据，从而形成网络化分布式GIS系统。

移动GIS技术应用体系结构的优点在于它可以为客户端和服务器端提供方便的可执行过程。动态地理数据的提取、分析和其他过程可以分配给服务器端（因为同一地图数据文档可能是来自不同服务器的地图数据或图层）。将空间查询集的选择、图像缩放、移动和主题地图生成分配给客户端。客户机和服务器之间的处理过程可以最大限度地利用现有的计算机硬件资源。此外，随着对网络性能需求的增加，可以通过适当地增加服务器的处理能力来实现。在当前网络传输容量下，需要网络传输速率来支持地理空间数据信息的动态访问。

2 系统基本框架

基于无线互联网的空间服务实现技术有很多，这些方法的主要区别是数据的组织和传输。我们可以将它们分为三类：基于XML技术、基于文本数据技术和基于简化标准HTML。

2.1 XML技术

无线应用协议（WAP）是一组开放的全球协议，用于开发使用无线网络的应用程序和服务。WAP协议主要基于现有的互联网协议，但针对无线设备的移动用户进行了優化。WML是程序员为WAP编程的工具。

由于WML实际上是XML（可扩展标记语言）的一个应用程序，它的语法使人联想到XML，具有一定的严格性。而GML是另一种基于XML的开发语言。GML是对来自XML的地理信息的扩展。

WML和GML都适用于移动设备，如手机、PDA等。它们都需要对空间数据进行重组。但它们有足够的能力通过图形、图像、文本等来表示空间信息。WAP是一个开放的标准，这将大大提高它的兼容性。WAP可以基于GSM、GRPS三代，所以它会有一个广阔可期的应用前景。

2.2 文本数据技术

SMS（短消息服务）是一种基于GSM的数据传输技术，发射接收是双呼系统的标准。它们都可以用来传输简单的文本数据。SMS是另一种基于GSM的数据服务，它不同于WAP技术，因为传输的数据有限，只有文本数据可用，但这项服务不会占用通信信道，所以，它将比GSM上的WAP技术更便宜。

无论短信还是映像都可以向一个地区广播，这是这两种技术的另外一个优势，但两者都不能传递图像或图形。如果只需要简单的数据，这两种技术就可以胜任。事实上，这两种技术是在许多国家中是主流技术。

2.3 简化标准的HTML

现在，大多数网站都是由HTML开发的，但HTML并不适用于无线设备。我们可以使用IMODE或Web剪辑技术使用有线互联网上的资源，它们都可以支持复杂的内容，比如图形或图像。MODE技术使用数据包传输技术，这意味着客户将为数据付费。CHTML是为IMODE开发的语言，它是HTML的一个子集。因此，将内容从有线互联网传输到无线互联网非常容易。

Web剪辑包含在Palm操作系统平台中，它优化了HTML，用于在小型手持屏幕上显示。Web剪辑架构包括运行在掌上电脑中的客户端Web剪辑应用程序、代理服务器和内容服务器。客户端应用程序用HTML格式构建，并转换为Web剪辑应用程序格式，该格式这是HTML3.2标准的一个子集。代理服务器处理的内容服务器上的HTML和手持设备能够处理Web剪辑HTML子集之间的转换。

3 關键技术

3.1 通信技术

空间信息服务有自己的方式来组织和管理数据，如图形、图像等，因此，对数据通信提出了更高的要求。通信技术发展很快，许多技术可以传输数据，如WAP、IMODE或SMS。应该有一个通用的平台，能够在大多数主流技术中提供空间信息。由于其开放性，WAP现在可以支持SMS，IMODE和其他版本将支持此协议中的技术。

3.2 定位技术

对于移动设备的位置是不断变化的，如何提高GPS定位的准确性是另一个关键问题。虽然GPS是一项应用广泛的技术，但这项技术有很多局限性，尤其是在城市中。基于无线网络的定位技术是定位技术发展的新趋势。多路径和信号丢失是两种定位技术中需要解决的关键问题。

3.3 空间信息组织

空间信息服务随着相关技术的发展而发展。在日常生活中，许多情况下都需要空间信息，不同部门对空间信息有不同的需求。空间信息服务可以应用于安全部门、交通部门、旅游部门、移动商务等领域。

移动GIS的优势在于其公共信息基于地理信息，不同信息的整合应该成为研究的关键问题。良好的信息组织方式将帮助用户尽快获取必要的信息。由于带宽的限制，数据传输也成为研究的关键问题。

4 系统设计

应用WAP和ASP技术实现了空间信息测试。我们选择微软的NT4.0作为开发程序的平台，使用UP.COM和NOKIA的工具包，微软的Interdev和MapInfo的MapXtreme for NT来完成开发。由于无线设备的能力有限，我们将重点放在服务器端功能上。服务器包括Web服务器和GIS服务器，所有的功能都通过服务器实现。

系统功能：

1）地图浏览，放大，缩小，在地图上平移。

2）查询位置，使用空间位置或名称查询，并在模拟器上表示结果。

3）无线数据传输，用WAP网关传输数据。

4）个性化信息，设置你感兴趣的信息。

5）实时定位信息，通过GPS获取定位信息，并将其传递给web服务器。

Web服务器层我们也可以称之为中间件层。web服务器载体可以是java的servlet容器，如JBoss、Tomcat、BEA Weblogic等，也可以是VS.NET的IIS。它主要包括输入、交换和输出三个模块。输入模块的主要功能是接受来自浏览器层的任何可接受格式的AJAX请求，如WMS、WFS、WCS、ArcXML、GML，甚至用户定义的格式。交换模块在这一层中扮演着重要的角色，它将输入XML格式转换为另一种输出XML格式，如ArcIMS格式、SuperMap格式、MapXteme格式等，新的格式可以被GIS服务器接受;输出模块包括交换模块的结果，这些格式所支持的系统可以根据需要进行扩展。

在GIS服务器上，可以使用任意型号的GIS服务器，无论是本地产品还是国外产品，商业软件或开源软件，如ArcIMS、SuperMap IS、MapXtreme等。无论选择哪种类型的GIS服务器，GIS服务器的基本功能都是接收来自web服务器的请求，然后与数据层联系读取文件或数据库，最后以XML响应的形式将处理结果提供给web服务器。

5 结语

本文提出一种具有通用性和灵活性的基于无线互联网的GIS应用，阐述了移动GIS应用各组成部分的功能，最后介绍了该应用的实现方法。借助无线互联网的信息传输、信息浏览与信息发布功能为GIS的数据处理及图形信息发布提供技术支持，可使GIS的应用范围扩大，为更多的相关人士提供帮助。

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【作者简介】

程贇，男，1993年出生，硕士，研究方向为地理信息系统。